【stm32_5】Systick嘀嗒定时器、解析时钟源、分析时钟树、应用Systick设计延时

[1. 系统嘀嗒定时器的基本概念](#1. 系统嘀嗒定时器的基本概念)

[2. Systick基本应用](#2. Systick基本应用)

[3. Systick定时器的时钟频率分析](#3. Systick定时器的时钟频率分析)

4.时钟源的概述

[5. 时钟源详解](#5. 时钟源详解)

[6.从时钟树框图分析Sys tick](#6.从时钟树框图分析Sys tick)

7.控制方式

程序设计

继上文文末提及到的"延时消抖"，本章节就来解析"延时"和"计算时间"。

1. 系统嘀嗒定时器的基本概念

定时器是STM32中常用的外设，一般定时器的基本功能就是定时。

在Cortex M3/M4内核中包含一个简单的系统嘀嗒定时器(Systick) ，它属于CM4内核的一个外设 ，++++内嵌在NVIC中++++，所有基于Cortex-M3/M4内核的MCU中都包含这个Systick定时器，所以在不同的硬件中移植起来非常方便。

2. Systick基本应用

裸机开发 ：编写专门的延时函数，实现微秒、毫秒级别的延时，如作为闹钟或者**++++延时++++**。
操作系统 ：可以为RTOS实时操作系统的任务调度提供时钟节拍，RTOS的架构是并行的。

3. Systick定时器的时钟频率分析

利用Systick定时器进行定时，则必须清楚Systick定时器 的时钟频率。

++++定时器是挂载在总线下，而不同的总线的频率是不同的，而总线的频率是由时钟源提供，而时钟源的提供者又各不相同，所以必须要提前了解时钟源的区别++++。

4.时钟源的概述

一般情况下一款MCU有多种时钟源 （时钟源用于提供时钟信号****）

|---------------------------------------|---------------|
| 时钟源分为两类 每种时钟源的频率各不相同。 | 内部时钟源 |
| 时钟源分为两类 每种时钟源的频率各不相同。 | 外部时钟源 |

结论： 不清楚时钟源的频率，就无法计算总线的频率(因为总线的频率也是靠时钟源提供)，从而无法计算挂载在总线下外设的频率。

++++定时器属于外设，外设在总线身上，总线的频率由时钟源提供。++++

5. 时钟源详解

|-----|--------|-----------|
| HSE | 高速外部时钟 | 8MHz |
| HSI | 高速内部时钟 | 16MHz |
| LSE | 低速外部时钟 | 32.768KHz |
| LSI | 低速内部时钟 | 32KHz |
| PPL | 倍频锁相环 ||

MCU提供5种时钟源，分别是HSI、HSE、LSI、LSE、PLL，每种时钟源的频率都是不同的。

（1）HSE高速外部时钟

设计晶振电路的注意事项：晶振电路要尽可能靠近芯片。

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Q：为什么晶振电路要尽可能靠近芯片？ A ：让它容易振荡，容易起振。（振得快） 减小误差。（振得准）因为石英有压电效应，把电能转换为机械能。机械能开始振荡。如果振得不稳，就有问题。 |

晶振

晶振全称叫做晶体振荡器，一般是++采用石英晶体进行制作++ ，石英品体必须经过高精度的角度切割，才可以用于制作晶振，++采用石英晶体是因为石英具体机电效应++ ，可以把机械能和电能进行转换 ，石英晶体通电之后会开始振荡，并且单位时间内振荡的频率是固定的，比如有8MHZ、12MHZ、25MHZ....并且石英晶休的损耗很小，是高度稳定的。

（2）HSI高速内部时钟

（3）LSE低速外部时钟

（4）LSI低速内部时钟

（5）PLL倍频锁相环

作用：频率放大器，可以通过锁相环回路把一个较低的频率进行倍频，可以放大。

PLL由 HSE 或 HSI 振荡器提供时钟信号。

PLL 使能后配置参数不可更改，所以对 PLL进行配置，然后再使能(选择 HSI 或 HSE 振荡器作为 PLL 时钟源，并配置分频系数 M、N、P 和 Q)。

由于当前STM32F407芯片的PLL是HSE（8MHz）提供时钟信号（用于PLL可以把较低的HSE时钟频率进行放大），则需要用户修改工程中的PLL参数 以及修改工程中的HSE_VALUE和PLL_M。

|------------------------------------|
| 修改system_stm32f4xx.c的PLL_M，从25修改为8 |
| 修改stm32f4xx.h的HSE_VALUE，从25修改为8 |

MCU主频的计算 = ( HSE_VALUE / PLL_M * PLL_N ) / PLL_P

= (8MHz / 8 * 336) / 2

= 168MHz !!!!

6.从时钟树框图分析Systick

当前STM32F407时钟树框图中生成Systick的时钟源是HSE，STM32F407的HSE是8MHz。8MHz的HSE通过PPL倍频到168MHz，并且给到AHB总线，所以AHB总线的频率是168MHz。Systick定时器的++内部时钟（FCLK）的频率是168MHZ++ ，外部时钟++（STCLK）的频率经过8分频是168MHZ/8 = 21MHZ 。++

（1）内部时钟

如果选择使用内部时钟（168MHZ）作为系统嘀嗒定时器的时钟源，则嘀嗒定时器的计数周期：1000000us生成168000000个脉冲，意味着 ++++1us可以生成168个脉冲++++ ，所以++++计数周期等于1/168us。++++

（2）外部时钟

如果选择使用外部时钟（21MHZ）作为系统嘀嗒定时器的时钟源，则嘀嗒定时器的计数周期：1000000us生成21000000个脉冲，意味着 ++++1us可以生成21个脉冲++++ ，所以++++计数周期等于1/21us++++。

内部时钟计数周期等于1/168us，外部时钟计数周期等于1/21us，相较而言，计数一样多的次数，外部时钟可以获得更大的时间。

7.控制方式

#define SysTick ((SysTick_Type *) SysTick_BASE )
typedef struct

{

__IO uint32_t CTRL; /*!<SysTick Control and Status Register */

__IO uint32_t LOAD; /*!<SysTick Reload Value Register */

__IO uint32_t VAL; /*!<SysTick Current Value Register */

__I uint32_t CALIB; /*!<SysTick Calibration Register */

} SysTick_Type;

注意：尽管使用21MHz的外部时钟，最多也只能延时798ms。因为Systick是个24bit的递减计时器，计数 "2的24次方" 下，最多可以延时798ms。

程序设计

需求：使用外部时钟（21MHz）生成 "延时毫秒ms"、"延时微妙"、"延时秒"

cpp 复制代码

void delay_us(uint32_t nus)
{
	SysTick->CTRL = 0; 									// 关闭systick的控制状态寄存器------该寄存器的bit0置0
	SysTick->LOAD = ( 21 * nus - 1); 		// systick的重载寄存器------计数时长 = 计数周期 * 计数次数
	SysTick->VAL = 0; 									// 清空systick的当前数值寄存器
	SysTick->CTRL = 1; 									// 使能systick的控制状态寄存器------该寄存器的bit0置1
	while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// 递减计数到了则控制状态寄存器的bit16为1，计数次数没到则bit16为0.
	SysTick->CTRL = 0; 									//关闭systick的控制状态寄存器
}

void delay_ms(uint32_t nms)
{
	SysTick->CTRL = 0; 									// 关闭systick的控制状态寄存器------该寄存器的bit0置0
	SysTick->LOAD = ( 21*1000*nms - 1); // systick的重载寄存器------计数时长 = 计数周期 * 计数次数
	SysTick->VAL = 0; 									// 清空systick的当前数值寄存器
	SysTick->CTRL = 1; 									// 使能systick的控制状态寄存器------该寄存器的bit0置1
	while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// 递减计数到了则控制状态寄存器的bit16为1，计数次数没到则bit16为0.
	SysTick->CTRL = 0; 									//关闭systick的控制状态寄存器
}

void delay_s(uint32_t ns)
{
	while(ns--)
	{
		delay_ms(500);
		delay_ms(500);
	}
}